CN102691558B - 确定氧化催化器是否熄灭的方法 - Google Patents

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Abstract

比较氧化催化器下游的废气温度与氧化催化器上游的废气温度，以便确定随着碳氢化合物被喷入废气流以便再生颗粒过滤器，下游温度是否随时间升高或随时间降低。当氧化催化器下游的废气温度随着碳氢化合物被喷入废气的速率的增加而随时间保持不变或降低时，确定氧化催化器熄灭。当氧化催化器下游的废气温度随着碳氢化合物被喷入废气的速率的增加而随时间升高时，确定氧化催化器未熄灭。

Description

确定氧化催化器是否熄灭的方法
技术领域
本发明大体涉及操作车辆的方法，并更具体地涉及确定车辆的废气处理***的氧化催化器是否熄灭的方法。
背景技术
用于包括但不限于柴油发动机的内燃机的废气处理***可包括氧化催化器，当该氧化催化器被联接到柴油发动机时，该氧化催化器通常被称为柴油氧化催化器，用于处理来自发动机的废气流。氧化催化器是包括容器的流通装置，该容器包括基板或蜂巢状结构。基板具有涂有活性催化剂层的大表面区域。随着废气穿过活性催化剂层，一氧化碳、气态碳氢化合物和液态碳氢化合物颗粒(即未燃尽的燃料和/或油)被氧化，从而减少有害排放物。
但是，为了使活性催化剂层氧化一氧化碳、气态碳氢化合物和液态碳氢化合物颗粒，活性催化剂层必须处于或高于起燃温度。通常，一旦活性催化剂层达到起燃温度，额外的碳氢化合物通过晚后燃料喷射或碳氢化合物喷射器被喷入废气流。被喷入废气流的额外的碳氢化合物可被点燃以便进一步加热废气流。碳氢化合物喷射率可以加速率提高，即随时间逐渐上升。碳氢化合物喷射率在以***允许内的最大速率逐渐增大(即加速)，以便最小化再生时间。
由于活性催化剂材料的损失和/或高废气温度引起的烧结，氧化催化器的性能随着车辆的使用随时间而退化。该退化可造成起燃温度的升高，这可导致氧化催化器的熄灭。氧化催化器的熄灭被定义为当活性催化剂层的温度降低到起燃温度以下时发生的碳氢化合物的氧化的停止。氧化催化器的熄灭可造成过量的碳氢化合物逃过氧化催化器，从而降低废气处理***的性能，或可造成氧化催化器的基板上的碳氢化合物聚积，一旦达到起燃温度并且聚积的碳氢化合物开始氧化，可导致过高的温度。
发明内容
设计了确定废气处理***的氧化催化器是否熄灭的方法。方法包括当氧化催化器的温度等于或高于氧化催化器的起燃温度时，以一喷射率将碳氢化合物喷入氧化催化器上游的废气流。喷射率以加速率上升。上游废气温度被在氧化催化器的上游感测，并且下游废气温度被在氧化催化器的下游感测。方法进一步包括确定氧化催化器是否熄灭。当随着碳氢化合物喷射率上升，感测到的下游废气温度高于感测到的上游废气温度时，确定氧化催化器未熄灭。当随着碳氢化合物喷射率上升，感测到的下游废气温度等于或低于感测到的上游废气温度时，确定氧化催化器熄灭。
还设计了操作车辆的方法。方法包括检测再生颗粒过滤器的请求，和当氧化催化器的温度等于或高于氧化催化器的起燃温度时，以一喷射率将碳氢化合物喷入氧化催化器上游的废气流。喷射率以加速率上升。上游废气温度被在氧化催化器的上游感测，并且下游废气温度被在氧化催化器的下游感测。方法进一步包括确定氧化催化器是否熄灭。当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率上升而随时间升高时，确定氧化催化器未熄灭。当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率上升而降低时，或当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率上升而相对于感测到的上游温度保持不变时，确定氧化催化器熄灭。方法进一步包括比较废气处理***的颗粒过滤器的下游温度和颗粒过滤器的上游温度，以便确定颗粒过滤器的放热温度是否随着时间升高，并比较确定氧化催化器熄灭的多个跟踪事件与预设限制，以便确定多个跟踪事件是否小于、等于或大于预设限制。该方法还包括当氧化催化器被确定熄灭时，颗粒过滤器的放热温度随时间而增加时，以及跟踪事件等于或大于预设限制时发出信号。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
附图说明
图1是车辆的示意设计图，示出了发动机和用于处理来自发动机的废气的废气处理***。
图2是示意流程图，示出了操作车辆的方法。
具体实施方式
操作车辆的方法包括控制用于处理来自车辆26的发动机24的废气(大体标记为箭头22)的废气处理***20。发动机24可包括但不限于柴油发动机。方法可被实现为车辆26的一个或多个控制器上可运行的一个或多个算法。
参考图1，废气处理***20包括氧化催化器28。如果发动机24包括柴油发动机24，则氧化催化器28可被称为柴油氧化催化器28。氧化催化器28是包括容器的流通装置，该容器包括基板或蜂巢状结构。基板具有涂有活性催化剂层的大表面区域。氧化催化器28处理来自柴油发动机24的废气流，以便降低废气的毒性，即减少废气的有毒排放物，该排放物包括但不限于氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)和/或碳氢化合物(HC)。随着废气穿过活性催化剂层，一氧化碳、气态碳氢化合物和液态碳氢化合物颗粒(即未燃尽的燃料和/或油)被氧化，从而减少有害排放物。活性催化剂材料可包括铂族金属(PGM)，并将废气中一定百分比的氮氧化物转换为氮气和二氧化碳或水，同时将一定百分比的一氧化碳氧化为二氧化碳，并将一定百分比的未燃尽的碳氢化合物氧化为二氧化碳和水。
活性催化剂层必须在活性催化剂层可操作并氧化氮氧化物、一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物之前被加热到催化剂的起燃温度。因此，废气必须在活性催化剂层和废气之间的反应开始之前将活性催化剂层加热到起燃温度。为了快速地加热氧化催化器28和/或废气处理***20的其它部件(包括但不限于设置在氧化催化器28下游的颗粒过滤器30)，碳氢化合物可被喷入废气流。碳氢化合物被点燃以便在废气中产生热量，该热量被传送到氧化催化器28和/或废气处理***20的其它部件。碳氢化合物可通过晚后喷射过程或通过碳氢化合物喷射器被喷射。碳氢化合物在氧化催化器28已达到燃烧阈值温度之后被喷射，以便确保被喷射的碳氢化合物穿过活性催化剂层被氧化，其中该燃烧阈值温度高于起燃温度。
由于活性催化剂层的催化剂材料的损失，并且还由于基板的烧结，氧化催化器28的性能随着使用而退化或降低。由于氧化催化器28随着使用而退化，氧化催化器28的起燃温度升高。如果氧化催化器28的起燃温度升高到高于燃烧阈值温度的温度，碳氢化合物将逃过氧化催化器28和/或被氧化催化器28的基板或废气处理***20的其它部件捕获，而未被氧化。此外，氧化催化器28的性能降低可导致氧化催化器28熄灭。在此使用的术语熄灭被定义为穿过氧化催化器28的碳氢化合物的氧化的停止。
为了在当氧化催化器28熄灭时采取补救行动，车辆26必须首先识别或确定氧化催化器28是否熄灭。因此，在此描述确定废气处理***20的氧化催化器28是否熄灭的方法。参考图2，方法大体以40示出。方法包括检测再生颗粒过滤器30的请求，大体标记为框42。众所周知，颗粒过滤器30必须被周期性地再生，以便烧掉捕获在该处的聚积的颗粒物质。一旦接收到再生颗粒过滤器30的请求，车辆26确定活性催化剂层的温度是否低于、等于或高于起燃温度，大体标记为框44。如果活性催化剂层的温度低于起燃温度(大体标记为46)，则车辆26的控制器延迟再生(大体标记为框48)，直到活性催化剂层的温度等于或高于起燃温度，以使活性催化剂层可与被喷射的碳氢化合物反应，以便再生氧化催化器28。活性催化剂层的温度可以任意适合的方式确定，包括但不限于设置用于感测活性催化剂层的温度的温度传感器，或通过关联活性催化剂层的温度与废气上游和下游的温度。
方法进一步包括定义碳氢化合物喷射的加速率，大体标记为框50。碳氢化合物喷射的加速率可包括线性加速率，或非线性加速率。为了再生颗粒过滤器30，碳氢化合物被喷入废气流并与氧化催化器28中的活性催化剂层反应。碳氢化合物最初以初始碳氢化合物喷射率被喷入废气。初始碳氢化合物喷射率是给定时间内喷射的碳氢化合物的量的度量。初始碳氢化合物喷射率随时间上升。因此，初始碳氢化合物喷射率随时间加速或逐渐上升。加速率决定喷射率随时间的变化有多快。加速率最初被设定为当以百分之百(100％)的效率运行时如氧化催化器28所最多允许地积极地和/或快速地提高喷射率的速率，以便尽快完成氧化催化器28的再生。
一旦活性催化剂层处于或高于起燃温度(大体标记为52)，方法包括以一喷射率将碳氢化合物(大体标记为框54)喷入氧化催化器28上游的废气流，以便加热氧化催化器28。碳氢化合物喷射率接着如上所述以加速率上升(大体标记为框56)。
方法进一步包括感测氧化催化器28的状态以便确定氧化催化器28是否熄灭，大体标记为框58。当在此使用时，当氧化催化器28下游的废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而等于或低于氧化催化器28上游的废气温度时，氧化催化器28熄灭。更具体地，当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的升高而随时间降低时，或当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的升高而相对于感测到的上游废气温度随时间保持不变时，氧化催化器28熄灭。由于废气中的碳氢化合物的量持续增加，废气温度应该随着上升的碳氢化合物喷射率升高。如果氧化催化器28下游的废气温度没有随着上升的碳氢化合物喷射率而随时间升高，即下游温度保持不变或降低，则增加的碳氢化合物的量未能与活性催化剂层反应，并且氧化催化器28熄灭。
当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率上升而高于感测到的上游废气温度时，氧化催化器28未熄灭。更具体地，当氧化催化器28下游的废气温度相对于氧化催化器28上游的废气温度随时间升高时，碳氢化合物喷射率上升。升高的相对温度表明碳氢化合物的增量与氧化催化器28中的活性催化剂层反应，并且氧化催化器28未熄灭。
因此，感测氧化催化器28的状态包括感测氧化催化器28上游的上游废气温度，和感测氧化催化器28下游的下游废气温度。随着碳氢化合物喷射率上升，比较感测到的下游废气温度与感测到的上游废气温度，以便确定感测到的下游温度是否随着碳氢化合物喷射率的上升而低于、等于或高于上游温度。当下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而高于上游废气温度时，即当感测到的下游废气温度随着时间而升高结合碳氢化合物喷射率的上升时，确定氧化催化器28未熄灭，大体标记为60。如果氧化催化器28未熄灭，则无需采取行动，大体标记为框62。当下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而等于或低于上游废气温度时，即当感测到的下游废气温度随时间降低结合碳氢化合物喷射率的上升时，或随着碳氢化合物喷射率的上升而相对于感测到的上游温度随时间保持不变，确定氧化催化器28熄灭，大体标记为64。
由于颗粒过滤器30被设置在氧化催化器28的下游，当氧化催化器28熄灭时任何逃过氧化催化器28的碳氢化合物可聚积在颗粒过滤器30上。当颗粒过滤器30达到起燃温度，聚积的碳氢化合物燃烧，从而提供放热的温度增加。如此，测定的颗粒过滤器30的放热温度的增加表明过量的碳氢化合物逃过氧化催化器28，这表明氧化催化器28熄灭。因此，方法进一步包括感测颗粒过滤器30的温度，以便确定颗粒过滤器30的放热温度是否升高，大体标记为框66。感测颗粒过滤器30的温度可包括感测颗粒过滤器30上游的废气温度和感测颗粒过滤器30下游的废气温度。比较感测到的颗粒过滤器30下游的温度与感测到的颗粒过滤器30上游的温度，以便确定颗粒过滤器30的放热温度是否升高。如果确定感测到的颗粒过滤器30的温度稳定(即没有升高，大体标记为68)，则无需采取行动(大体标记为框70)。
如果确定感测到的颗粒过滤器30的温度升高(大体标记为72)，则方法可进一步包括跟踪确定氧化催化器28的熄灭状态的多个事件，大体标记为框74。多个跟踪事件的数目可被存储在控制器的存储器中。可接着比较跟踪的确定氧化催化器28熄灭状态的多个事件的数目与预设限制，以便确定多个跟踪事件的数目是否小于或等于预设限制，大体标记为框76。预设限制表示车辆26在确定氧化催化器28熄灭之前可尝试再生颗粒过滤器30的事件的数目。如果多个事件的数目小于预设限制(大体标记为78)，则车辆26的控制器可重试颗粒过滤器30的再生。如果多个事件的数目等于或大于预设限制(大体标记为80)，则氧化催化器28可能退化或可能不再以百分之百(100％)的效率运行，并且控制器可确定氧化催化器28事实上熄灭，大体标记为框82。控制器可进一步要求颗粒过滤器30的放热温度随时间升高，和在确定氧化催化器28熄灭之前多个跟踪事件的数目等于或大于预设限制。
方法进一步包括当确定氧化催化器28熄灭时发出信号，大体标记为框84。控制器可以任何适当的方式发出信号表示氧化催化器28熄灭，包括但不限于在控制算法中设置等于表明氧化催化器28熄灭的值的标记。一旦控制器已发出信号表示氧化催化器28熄灭，则可采取补救行动，以便防止氧化催化器28的继续熄灭，或确定是否必须替换氧化催化器28。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (4)

1.一种确定废气处理***的氧化催化器是否熄灭的方法，该方法包括：
当氧化催化器的温度等于或高于氧化催化器的起燃温度时，以一喷射率将碳氢化合物喷入氧化催化器上游的废气流；
以加速率提高喷射率；
感测氧化催化器上游的上游废气温度；
感测氧化催化器下游的下游废气温度；
当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而高于感测到的上游废气温度时，确定氧化催化器未熄灭；以及
当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而等于或低于上游废气温度时，确定氧化催化器熄灭,以及
感测废气处理***的颗粒过滤器的温度，以便确定颗粒过滤器的放热温度是否升高，其中感测颗粒过滤器的温度包括感测颗粒过滤器上游的废气温度和感测颗粒过滤器下游的废气温度，
比较感测到的颗粒过滤器下游的温度和感测到的颗粒过滤器上游的温度，以便确定颗粒过滤器的放热温度是否升高，
跟踪确定氧化催化器熄灭的多个事件的数目，
比较确定氧化催化器熄灭的多个跟踪事件的数目和预设限制，以便确定多个跟踪事件的数目小于、等于或大于预设限制，
当确定氧化催化器熄灭时，颗粒过滤器的放热温度随时间升高时，且多个跟踪事件的数目等于或大于预设限制时，发出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而高于感测到的上游废气温度时，确定氧化催化器未熄灭被进一步定义为当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而升高时，确定氧化催化器未熄灭。
3.根据权利要求1所述的方法，其中当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而等于或低于上游废气温度时，确定氧化催化器熄灭被进一步定义为当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而降低时，确定氧化催化器熄灭。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而等于或低于上游废气温度时，确定氧化催化器熄灭被进一步定义为当感测到的下游废气温度随着碳氢化合物喷射率的上升而相对于感测到的上游废气温度保持不变时，确定氧化催化器熄灭。
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